在压裂开始前，通过流向转换控制按钮5设定流向转换装置19的流向转换挡板19-4初始位置为循环位，同时设定流向转换挡板19-4切换的时间间隔或间隔频率，并且通过自动/手动切换按钮7选取自动模式开始工作。
[0051]在步进电机控制器10的控制和流向转换驱动器13的驱动下，支撑剂a从砂斗20中经输砂系统进入流向转换装置19。当向压裂泵车组15注入携砂液c时，流向转换装置19切断与循环回输装置22的连接、联通砂斗20与砂液混合筒17 ;当向压裂泵车组15注入压裂液b时，流向转换装置19切断与的连接砂液混合筒17、联通砂斗20与循环回输装置22。
[0052]若压裂过程中，需要调整脉冲注入携砂液c和压裂液b的时间间隔或间隔频率，按下自动/手动切换按钮7可切换控制系统进入手动模式，按下流向转换控制按钮5进行重新设定，设定完成后、再次按下自动/手动切换按钮7进入自动模式继续工作。
[0053]-循环回输装置22的控制方法:
在压裂开始前，通过循环回输控制按钮4设定变频电机的转速。
[0054]系统开始工作后，在变频电机控制器11的控制和循环回输驱动器14的驱动下，当向压裂泵车组15注入压裂液b时，循环回输装置22实现支撑剂a的循环回输。
[0055]若压裂过程中，需要调整支撑剂a循环能力的大小，按下自动/手动切换按钮7可控制系统进入手动模式，按下循环回输控制按钮4进行重新设定，设定完成后、再次按下自动/手动切换按钮7进入自动模式继续工作。
[0056]-1号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23的控制方法:
在压裂开始前，通过脉冲泵出控制按钮6设定I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀23联动开启或关闭的时间间隔或间隔频率。在压裂过程中，I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16同步开启或关闭、即两者的工作状态保持一致，3号气动蝶阀23与I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16的开启或关闭状态相反。
[0057]系统开始工作后，在脉冲信号控制器9的控制和蝶阀联动驱动器的驱动下:当向压裂泵车组15注入携砂液c时，I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16开启，3号气动蝶阀23关闭；当向压裂泵车组15注入压裂液b时，I号气动蝶阀18和2号气动蝶阀16关闭，3号气动蝶阀23开启。
[0058]若压裂过程中，需要手动改变I号气动蝶阀18、2号气动蝶阀16和3号气动蝶阀2的工作状态，按下自动/手动切换按钮7可控制系统进入手动模式，按下脉冲泵出控制按钮6进行重新设定，设定完成后再次按下自动/手动切换按钮7进入自动模式继续工作。
[0059]当施工结束后，按下系统开启/关闭按钮3关闭整个脉冲式加砂系统。
【主权项】
1.一种脉冲式加砂压裂系统，包括设置在混砂车上的砂斗、压裂液罐、砂液混合筒和压裂泵车组，所述砂斗和压裂液罐分别通过管道连接至砂液混合筒，砂液混合筒和压裂液罐分别通过管道连接至压裂泵车组，压裂泵车组交替泵出纯压裂液和携砂液至地层；其特征在于:所述砂斗和砂液混合筒之间的管道上并联有一根支撑剂循环回路，支撑剂循环回路的前端设置有流向转换装置、末端连接砂斗；所述流向转换装置包括“人”字型通道和流向转换挡板，所述“人”字型通道的三根支路分别连接砂斗上连接的绞龙出砂口、砂液混合筒进砂口和砂斗返砂口，流向转换挡板活动设置在三根支路的连接点处、遮挡并关闭对应砂液混合筒进砂口或砂斗返砂口的支路前端。
2.根据权利要求1所述脉冲式加砂压裂系统，其特征在于:所述支撑剂循环回路上设置有循环回输装置，该循环回输装置包括依次连接的上方导管、中间导管、下方导管和动力传输组件，所述上方导管前端连接流向转换装置、下方导管末端对应砂斗上方开口，中间导管水平设置、内部设置有动力传输组件，上方导管和下方导管分别设置在中间导管的两端，上方导管向上向外倾斜、其相对于水平方向的倾角为30-50°。
3.根据权利要求1?2所述脉冲式加砂压裂系统，其特征在于:所述压裂液罐至砂液混合筒、砂液混合筒至压裂泵车组和压裂液罐至压裂泵车组的管道上分别设置有I号阀门、2号阀门和3号阀门；所述脉冲式加砂压裂系统还包括控制装置，所述控制装置由用户输入输出端、PLC控制器、流向转换驱动器、循环回输驱动器和联动蝶阀驱动器构成，具体的: 用户输入输出端，保存并发送用户输入的控制参数至PLC控制器，接收和显示PLC控制器返回系统的工作状态参数； PLC控制器，接收用户输入的控制参数并进行运算，向流向转换驱动器、循环回输驱动器、联动蝶阀驱动器和用户输入输出端发送工作状态信号； 流向转换驱动器，通过PLC控制器发来的工作状态信号，驱动流向转换挡板运动、关闭返砂通道或出砂通道； 循环回输驱动器，通过PLC控制器发来的工作状态信号，驱动动力传输组件工作、实现支撑剂向砂斗的循环回输； 联动蝶阀驱动器，通过PLC控制器发来的工作状态信号，驱动I号阀门、2号阀门和3号阀门的开启和关闭，使得压裂泵车组交替泵出纯压裂液和携砂液。
4.根据权利要求3所述脉冲式加砂压裂系统的控制方法，其特征在于:所述联动蝶阀驱动器驱动I号阀门、2号阀门和3号阀门的开启和关闭，使压裂泵车组交替泵出纯压裂液和携砂液如下所述: 当压裂泵车组泵出携砂液时，I号和2号阀门开启、3号阀门关闭； 当压裂泵车组泵出纯压裂液时，I号和2号阀门关闭、3号阀门开启。
5.根据权利要求4所述脉冲式加砂压裂系统的控制方法，其特征在于:所述压裂泵车组泵出携砂液时: PLC控制器向流向转换驱动器发送工作状态信号，使得流向转换挡板遮挡在返砂通道前端，即开启出砂通道并关闭返砂通道。
6.根据权利要求4所述脉冲式加砂压裂系统的控制方法，其特征在于:所述压裂泵车组泵出纯压裂液时: PLC控制器向流向转换驱动器发送工作状态信号，使得流向转换挡板遮挡在出砂通道前端，即开启返砂通道并关闭出砂通道； PLC控制器向循环回输驱动器发送工作状态信号，使得动力传输组件工作，将支撑剂返回砂斗。
【专利摘要】本发明提供了一种脉冲式加砂压裂系统及其控制方法，脉冲式加砂压裂系统包括设置在混砂车上的砂斗、压裂液罐、砂液混合筒和压裂泵车组，所述砂斗和砂液混合筒之间的管道上并联有一根支撑剂循环回路，支撑剂循环回路的前端设置有流向转换装置、末端连接砂斗。脉冲式加砂压裂系统还包括控制装置，由用户输入输出端、PLC控制器、流向转换驱动器、循环回输驱动器和联动蝶阀驱动器构成。本发明利用现有常规压裂混砂车作为基础平台，集成了支撑剂双向给料控制、支撑剂循环控制、压裂液与携砂液脉冲加入控制，能与现有砂罐、混砂车、压裂泵车组、液罐群无缝连接，实现压裂液与携砂液的脉冲式注入，实现支撑剂在裂缝中的砂团式支撑，提高裂缝的导流能力。
【IPC分类】E21B43-267
【公开号】CN104712304
【申请号】CN201510045899
【发明人】李晖, 黎克难, 曹学军, 李钦, 唐祖兵, 岳迎春, 谭福吉, 师军, 郭淑芬
【申请人】中石化石油工程技术服务有限公司, 中石化西南石油工程有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月29日